DD295108A5

DD295108A5 - SENSOR-CONTROLLED DEBURRING AND INTERFACE SENSOR FOR IMPLEMENTATION

Info

Publication number: DD295108A5
Application number: DD89341766A
Authority: DD
Inventors: Michael Anders; Ralf Sikora
Original assignee: Innovationsgesellsch. F. Fortgeschr. Produktionssysteme In D. Fahrzeugind. Mbh,De
Priority date: 1989-06-18
Filing date: 1989-06-18
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DE59004908D1; EP0433412A1; JPH04501386A; WO1990015684A1; DE3919977C1; EP0433412B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein sensorgesteuertes Entgraten metallischer Werkstuecke, insbesondere von Guszstuecken (Guszputzen), sowie einen Schnittsensor zu dessen Durchfuehrung und dient dazu, in rationeller und effektiver Weise die Entgratungsqualitaet zu erhoehen. Zu diesem Zweck werden in einem Arbeitsgang eines aus einem Sensorfraeser und einem Gratvorschneider kombinierten Werkzeuges verhaeltnismaeszig hohe Grate auf eine vorbestimmte Hoehe abgeschnitten und die verbleibenden Restgrate wie auch die verhaeltnismaeszig kleinen Grate sensorgesteuert zerspant. Fig. 1{sensorgesteuert; Entgraten; metallisches Werkstueck; Guszputzen; Sensorfraeser; Grate; Restgrate; Gratvorschneider}The invention relates to a sensor-controlled deburring metallic workpieces, in particular of Guszstuecken (Guszputzen), and a cutting sensor for its implementation and serves to increase the Entgratungsqualitaet in a rational and effective manner. For this purpose, in a single operation of a tool combined from a sensor grinder and a burr cutter, relatively high burrs are cut to a predetermined height and the remaining burrs as well as the relatively small burrs are cut by a sensor. Fig. 1 {sensor-controlled; deburring; metallic workpiece; Guszputzen; Sensorfraeser; Bone; Restgrate; Gratvorschneider}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein sensorgesteuertes Entgraten metallischer Werkstücke, insbesondere von Gußstücken (Gußputzen), mittels Stirnfräsen, bei dem die Werkzeugachse zur Normalen auf die Oberfläche des Grundmaterials des Werkstückes geneigt angeordnet wird, Werkzeug und Werkstück voneinander elektrisch isoliert werden, mindestens zwischen einem Teil desThe invention relates to a sensor-controlled deburring of metallic workpieces, in particular of castings (Gußputzen) by means of end milling, wherein the tool axis is arranged to the normal inclined to the surface of the base material of the workpiece, tool and workpiece are electrically insulated from each other, at least between a part of

Werkzeuges und dem Werkstück eine elektrische Spannung angelegt, das Werkzeug numerisch gesteuert mit dem Werkstück In Eingriff gebracht und die Zeit des Kontaktes einer Werkzeugschneide mit dem Werkstück als Maß für die Breite der Bearbeitungsspur und damit der Eindringtiefe des Werkzeuges beim Entgraten verhältnismäßig kleiner Grate unabhängig von der Drehzahl des Werkzeuges bei dessen Steuerung verwertet wird.Tool and the workpiece applied an electrical voltage, the tool numerically controlled with the workpiece engaged and the time of contact of a cutting tool with the workpiece as a measure of the width of the machining track and thus the penetration depth of the tool when deburring relatively small burrs regardless of Speed of the tool is used in the control.

Die Erfindung betrifft ferner einen Schnittsensor zur Durchführung des sensorgesteuerten Entgratens metallischer Werkstücke, insbesondere von Gußstücken der zuvor erwähnten Art, der von einem Werkstück sowie einem mit diesem in Eingriff stehenden Sensorfräser, dessen Längsachse zur Normalen auf die Oberfläche des Grundmaterials des Werkstückes geneigt Ist, und einer mit dem Sensorfräser verbundenen Auswerteeinheit gebildet ist, wobei das Werkstück oder der Sensorfräser von seiner Umgebung elektrisch isoliert und an einer Meßspannung gelegt ist.The invention further relates to a cutting sensor for performing the sensor-controlled deburring of metallic workpieces, in particular castings of the aforementioned type, which is inclined by a workpiece and a sensor cutter engaging therewith, whose longitudinal axis is inclined to the normal to the surface of the base material of the workpiece, and an evaluation unit connected to the sensor cutter is formed, wherein the workpiece or the sensor cutter is electrically isolated from its surroundings and placed on a measuring voltage.

Charakteristik des bekannten Standet der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Gußteile sind toleranzbehaftet. Die Gußrohlinge sind durch Angußsysteme und Grate unterschiedlichster Form und Höhe von einer geforderten definierten Geometrie entfernt. Sie müssen deshalb durch Putzen entgratet unc) gegelättet werden. Dies geschieht überwiegend manuell, da beim automatisierten Gußputzen aufgrund des mangelhaften Toleranzausgleiches akzeptable Bearbeitungsergebnisse nur in Ausnahmefällen erreicht werden.Castings are subject to tolerances. The cast blanks are removed by runners and burrs of different shape and height of a required defined geometry. They must therefore be deburred by brushing and smoothed. This happens mainly manually, since in automated Gußputzen due to the lack of tolerance compensation acceptable processing results can be achieved only in exceptional cases.

Für das automatisierte Gußputzen mit numerisch gesteuerten (NC) Werkzeugmaschinen besteht die Aufgabe darin, einer vorhandenen Werkstückkontur zu folgen und dabei Anschnittsysteme und Grate zu entfernen. Da letztere in Form, Breite und Höhe mit großer Toleranz schwanken, kann eine gleichbleibende hohe Putzqualität bei NC-gesteuerten automatisierten Arbeitsgängen nur durch Sensoren erzielt werden. Diese überwachen die Abweichung der aktuellen Gratform und Lage von einem vorgegebenen Toleranzwert und müssen den Entgratvprgang entsprechend korrigieren.For automated casting cleaning with numerically controlled (NC) machine tools, the task is to follow an existing workpiece contour while removing gate systems and burrs. Since the latter vary in shape, width and height with great tolerance, a consistent high quality of cleaning in NC-controlled automated operations can only be achieved by sensors. These monitor the deviation of the actual burr shape and position from a predetermined tolerance value and must correct the deburring process accordingly.

Bisherige Ansätze gingen von Kraftmessungen, Leistungsmessungen und optischen Vermessungen aus. Keines dieser Prinzlpie führte zu Ergebnissen, die mit denen eines Schnittsensors vergleichbar wären. Mit einem Schnittsensor Ist es möglich, diese Abweichungen direkt zu messen und mit geeigneten Verfahreinheiten auszugleichen. Ein bekanntes sensorgesteuertes Entgraten der eingangs erwähnten Art (M. Weck und J.-P. Fürbaß, VDI-Z., Bad. 128 (1986), Nr. 22, S.879-833) erweist sich dahingehend als nachteilig, daß es bei großen, umgebogenen Graten nicht mehr funktioniert. Biegt sich bei verhältnismäßig hohen Graten dieser um, so wird bei dieser Kontaktmossung die Kontaktzeit nicht mehr durch das Grundmaterial bestimmt, sondern durch den umgebogenen Grat. Dadurch wird der automatisch geführte Sensorfräser fehlgeleitet.Previous approaches were based on force measurements, power measurements and optical surveys. None of this Prinzlpie led to results that would be comparable to those of a sectional sensor. With a cutting sensor it is possible to measure these deviations directly and to compensate with suitable movement units. A known sensor-controlled deburring of the type mentioned in the beginning (M. Weck and J.-P. Fürbaß, VDI-Z., Bad., 128 (1986), No. 22, pp. 879-833) proves to be disadvantageous in that it Big, bent burrs stop working. Bends at relatively high burrs of this, so in this Kontaktmossung the contact time is no longer determined by the base material, but by the bent burr. Thus, the automatically guided sensor cutter is misdirected.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Sensorfräser, der bei einfachster Handhabung auch extrem hohe Grate als solche erkennt und von dem Grundmaterial abspant.The aim of the invention is a sensor cutter, which detects the simplest handling and extremely high burrs as such and abracks from the base material.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sensorgesteuertes Entgraten und einen Schnittsensor zu dessen Durchführung gemäß der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß in rationeller und effektiver Weise die Entgratungsqualität erhöht wird.The invention has for its object to make a sensor-controlled deburring and a cutting sensor for its implementation according to the type mentioned above so that the Entgratungsqualität is increased in a rational and effective manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Arbeitsgang des Werkzeuges der über eine vorbestimmte Höhe über der Oberfläche des Grundmaterials des Werkstückes ragende, verhältnismäßig hohe Grat bis auf eine vorbestimmte Höhe abgeschnitten und der verbleibende Restgrat entsprechend der Entgratung der verhältnismäßig kleinen Grate sensorgesteuert zerspant werden.This object is achieved in that in one operation of the tool above a predetermined height above the surface of the base material of the workpiece projecting, relatively high burr cut off to a predetermined height and the remaining residual burr are machined sensor-controlled according to the deburring of the relatively small burrs ,

Vorteilhafterweise werden die verhältnismäßig hohen Grate auf die vorbestimmte Höhe vorgefräst, das Werkstück oder das Werkzeug von ihrer Umgebung elektrisch isoliert und mit einer Meßspannung von 15 Volt versorgt. Vorzugsweise wird beim Entgraten der vorgefrästen Restgrate und/oder der verhältnismäßig kleinen Grate die drehzahlunabhängige Messung der Schnittbreite und damit über die Geometrie des Sensorfräsers die Eindringtiefe des Werkzeuges über die Bildung des Verhältnisses zwischen der Kontaktzeit der Werkzeugschneide und der Zelt vorgenommen, in der kein Eingriff der Werkzeugschneide in das Werkstück erfolgt.Advantageously, the relatively high burrs are pre-milled to the predetermined height, the workpiece or the tool is electrically isolated from its surroundings and supplied with a measuring voltage of 15 volts. Preferably, when deburring the pre-milled residual burrs and / or the relatively small burrs, the speed-independent measurement of the cutting width and thus on the geometry of the sensor milling the depth of penetration of the tool on the formation of the ratio between the contact time of the cutting tool and the tent made in the no intervention of Tool cutting into the workpiece.

Der erfindungsgemäße Schnittsensor zur Durchführung des sensorgesteuerten Entgratens metallischer Werkstücke, insbesondere von Gußstücken, der eingangs erwähnten Art zeichnet sich dadurch aus, daß auf den Sensorfräser ein Gratvorschneider aufgesetzt ist, dessen Längsachse mit der des Sensorfräsers zusammenfällt, und daß der Sensorfräser und der Gratvorschneider voneinander elektrisch isoliert und zumindest der Sensorfräser über einen Kontakt mit der Masse oder Meßspannung verbunden ist.The section sensor according to the invention for carrying out the sensor-controlled deburring of metallic workpieces, in particular of castings, of the type mentioned above is characterized in that on the sensor cutter a ridge cutter is placed, whose longitudinal axis coincides with that of the sensor cutter, and that the sensor cutter and the ridge cutter from each other electrically isolated and at least the sensor cutter is connected via a contact with the ground or measuring voltage.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Schnittsensors ergeben sich aus den Patentansprüchen 6 bis 12.Advantageous developments of the sectional sensor result from the claims 6 to 12.

Vorzugsweise besteht das Werkzeug aus einem Sensorfräser, der mit einem Vorschnittfräser kombiniert ist. Hierbei sind die beiden aufeinandergesetzten Fräser, der Sensorfräser und der Vorschnittfräser, elektrisch voneinander isoliert. Grate, die höher als ein bestimmtes Maß sind, werden von dem Vorschnittfräser so weit abgefräst, daß die Schnittbreitenmessung zwischen Grundmaterial und vorgefrästem Restgrat durch den Sensorfräser nicht beeinflußt wird.Preferably, the tool consists of a sensor cutter, which is combined with a Vorschnittfräser. Here, the two superimposed cutters, the sensor cutter and the pre-cutting cutter are electrically isolated from each other. Burrs that are higher than a certain level are milled by the roughing cutter so far that the cutting width measurement between base material and pre-milled residual burr is not influenced by the sensor cutter.

Das Werkstück oder die Fräser werden von ihrer Umgebung elektrisch isoliert und mit einer Meßspannung von +15 Volt versorgt.The workpiece or the cutters are electrically isolated from their environment and supplied with a measuring voltage of +15 volts.

Die beiden Fräserbestandteile, Sensorfräser und Vorfräser, werden jeweils über einen Schleifring und, wie bei elektrischen Maschinen üblich, mit Kohlebürsten mit der Masse oder mit +15 Volt verbunden. Die Schneidenanzahl der Fräser ist so, daß immer nur eine Schneide im Eingriff ist und den Kontakt schließt. Die Schneiden werden vorteilhaft senkrecht auf der Mantellinie des Fräsers angeordnet, um eine möglichst exakte Kontaktzeitmessung zu erhalten.The two cutter components, sensor cutters and pre-milling cutters, are each connected via a slip ring and, as usual with electric machines, with carbon brushes to ground or +15 volts. The number of cutting edges of the milling cutters is such that only one cutting edge is always engaged and closes the contact. The cutting edges are advantageously arranged perpendicular to the generating line of the milling cutter in order to obtain the most accurate contact time measurement possible.

Die Schneiden des Vorschnittfräsers können dagegen beliebig geformt sein, da dieser nur auf Gratkontakt abgefragt wird.On the other hand, the cutting edges of the pre-cut milling cutter can be shaped as desired, as this is only interrogated for burr contact.

Bei Kontakt ist eine Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeit um einen konstanten Wert oder eine drehzahlabhängige Vorschubregelung möglich. Vorzugsweise liegt der Neigungswinkel der Längsachse des Sensorfräsers im Bereich von 10° bis 60°Upon contact, a reduction in the feed rate by a constant value or a speed-dependent feed control is possible. Preferably, the inclination angle of the longitudinal axis of the sensor cutter is in the range of 10 ° to 60 °

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile für das automatisierte Gußpützen sind: The advantages achieved by the invention for automated casting are:

- genaue Messung der Schnittbreite beim Fräsen, dies ist eine Voraussetzung für die Erzielung einer hohen Bearbeitungsgüte beim Gußputzen,accurate measurement of the cutting width during milling, this is a prerequisite for achieving a high machining quality during cast brushing,

- schnelle Messung der Parameter des Arbeitsablaufes,- fast measurement of the parameters of the work process,

- eine gute Bearbeitung des Werkstückes, unabhängig von der Form und Größe des Grates,- a good machining of the workpiece, regardless of the shape and size of the ridge,

- einfachster Aufbau, Handhabung und Integration in bestehende Systeme,- simplest structure, handling and integration into existing systems,

- geringe Herstellungskosten.- low production costs.

embodiment

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schnittsensors wird nachstehend,anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser sindAn advantageous embodiment of the cutting sensor according to the invention will be explained below, with reference to the drawing. In this are

Fig. 1: eine schematische Aufrißansicht des im Einsatz befindlichen Schnittsensors ohne seine Auswerteeinheit und Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des Schnritsensors nach Fig. 1 von oben gesehen.Fig. 1: a schematic elevational view of the cutting sensor in use without its evaluation unit and Fig. 2: a perspective view of the Schnritsensors of FIG. 1 seen from above.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist der Schnittsensor einen Sensorfräser 1 auf, dessen Längsachse 2 zur Normalen auf die Oberfläche 3 des Grundmaterials 4 eines Werkstückes 5 geneigt ist, das zusammen mit dem Sensorfräser 1 und einer mit diesem verbundenen, nicht dargestellten Auswerteeinheit den Schnittsensor bildet. Auf den Sensorfräser 1 ist ein Vorschnittfräser 6 aufgesetzt, dessen Längsachse sich mit der Längsachse 2 des Sensorfräsers 1 deckt und der von diesem durch eine elektrische Isolation 7 elektrisch isoliert ist.As is apparent from Fig. 1, the cutting sensor on a sensor cutter 1, the longitudinal axis 2 is inclined to the normal to the surface 3 of the base material 4 of a workpiece 5, which together with the sensor cutter 1 and connected to this, not shown evaluation the cutting sensor forms. On the sensor cutter 1, a pre-cutting cutter 6 is placed, the longitudinal axis coincides with the longitudinal axis 2 of the sensor cutter 1 and is electrically isolated from this by an electrical insulation 7.

Der Sensorfräser 1 besteht aus HM- oder HSS-Stahl. Der Durchmessor des Vorschnittfräsors 6, der aus Keramik bestehen kann, ist größer als der des Sensorfrfleers 1. Die Schneiden des Sensorfräsers stehen senkrecht auf dessen Mantellinie, die Schneiden des Vorschnittfräsere β sind beliebig geformt. Auf der Welle 8 des Sensorfräsers 1 ist oberhalb des Vorschnittfräsers 6 ein Kontaktblock 9 aufgesetzt, der gegenüber dem Vorschnittfräser β durch eine Isolationsschicht 10 isoliert ist. Beim sensorgesteuerten Entgraten werden verhältnismäßig hohe Grate 11, die über eine vorbestimmte Höhe über die Oberfläche 3 des Grundmaterials 4 des Werkstücks 5 hinausragen, vom Vorschnittfräser β bis auf die vorbestimmte Höhe vorgefräst und der verbleibende Restgrat 12 wie auch die Grate verhältnismäßig kleiner Höhe vom Sensorfräser 1 in einem Arbeitsgang des kombinierten Werkzeugs zerspant. Die Zelt des Kontakts einer Werkzeugschneide des Sensorfräsers 1 dient als Maß für die Breite der Bearbeitungsspur 13 und damit für die Schnittiefe 14 des Werkzeugs in das Grundmaterial des Werkstückes.The sensor cutter 1 is made of HM or HSS steel. The diameter of the pruning cutter 6, which may be made of ceramic, is larger than that of the Sensorfrfleers 1. The cutting edges of the sensor cutter are perpendicular to the surface line, the cutting edges of the Vorschnittfräsere β are arbitrarily shaped. On the shaft 8 of the sensor cutter 1, a contact block 9 is placed above the pruning cutter 6, which is insulated from the pruning cutter β by an insulating layer 10. When sensor-controlled deburring relatively high burrs 11, which protrude beyond a predetermined height above the surface 3 of the base material 4 of the workpiece 5, pre-milled by the roughing cutter β to the predetermined height and the remaining Restgrat 12 as well as the burrs relatively small height of the sensor cutter. 1 cutting in one operation of the combined tool. The tent of contact of a cutting edge of the sensor cutter 1 serves as a measure of the width of the machining track 13 and thus for the depth of cut 14 of the tool in the base material of the workpiece.

Claims

1. Sensor-controlled deburring of metallic workpieces, in particular of castings (Gußputzen) by end milling, wherein the tool axis is arranged to the normal inclined to the surface of the base material of the workpiece, tool and workpiece are electrically insulated from each other, at least between a part of the tool and the workpiece applied an electrical voltage, the tool numerically controlled brought into engagement with the workpiece and the time of contact of a cutting tool with the workpiece as a measure of the width of the machining track and thus the penetration depth of the tool when deburring relatively small burrs regardless of the speed of the tool the controller is utilized, characterized in that in a single operation of the tool above a predetermined height on the surface of the base material of the workpiece protruding, relatively high burrs abgeschnit up to the predetermined Höh3 and the remaining burrs are machined sensor-controlled according to the deburring of the relatively small burrs.

2. Sensor-controlled deburring according to claim 1, characterized in that the relatively high burrs are pre-milled to the predetermined height.

3. Sensor-controlled deburring according to claim 1 and 2, characterized in that the workpiece or the tool are electrically isolated from their environment and supplied with a measuring voltage of 15 volts.

4. Sensor-controlled deburring according to claim 1 to 3, characterized in that the deburring of the pre-milled residual burrs and / or the relatively small burrs speed-independent measurement of the cutting width and thus on the geometry of the sensor cutter, the penetration depth of the tool on the formation of the ratio between the contact time the tool cutting edge and the time is made in which no engagement of the tool cutting edge in the workpiece.

5. A cutting sensor for performing the sensor-controlled deburring of metallic workpieces, in particular of castings according to claims 1 to 4, of a workpiece and an engaged therewith the sensor cutter whose longitudinal axis is inclined to the normal to the surface of the base material of the workpiece, and a formed with the sensor cutter evaluation unit, wherein the workpiece or the sensor cutter is electrically isolated from its environment and placed on a measuring voltage, characterized in that on the sensor cutter (your ridge cutter (6) is placed, the longitudinal axis (2) with the of Sensor milling cutter (1) coincides, and that the sensor cutter (1) and the ridge cutter (6) are electrically insulated from each other and at least the sensor cutter (1) via a contact (9) connected to the ground or the measuring voltage.

6. Cutting sensor according to claim 5, characterized in that the ridge cutter (6) is a pre-cutting cutter.

7. Cutting sensor according to claim 5, characterized in that the ridge cutter (6) is a grinding wheel.

8. Section sensor according to claim 5 to 7, characterized in that the diameter of the ridge cutter (6) is greater than that of the sensor cutter.

9. sectional sensor according to claim 5 to 7, characterized in that the ridge cutter (6) consists of non-conductive material.

10. Cutting sensor according to claim 9, characterized in that the non-conductive material is ceramic.

11. Sectional sensor according to claim 5, characterized in that the cutting edges of the sensor cutter (1) are perpendicular to its surface line.

12. Sectional sensor according to claim 5 and 6, characterized in that the cutting edges of the preliminary cutting cutter (6) are arbitrarily shaped.

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